Tìm hiểu về thiết bị đo độ nhớt

Quản lý và kiểm soát chất lượng lô hàng thường đòi hỏi việc đánh giá độ nhớt, đây là chỉ số đáng giá về tính nhất quán của sản phẩm.

Quá trình đánh giá độ nhớt rất cần thiết bởi vì không phải mọi chất lỏng đều có cùng cách phản ứng.

Thực tế, chia ra thành hai nhóm chính:

• Newtone và
• Phi Newtone.

Khái niệm về Newtonian ám chỉ công thức đo độ nhớt mà Định luật của Newton đã xác lập.

Đối với độ nhớt của chất lỏng nằm trong nhóm Newton, nó sẽ không biến đổi khi có sự thay đổi trong vận tốc cắt.

Thí dụ của chất lỏng Newton gồm có nước và dầu máy.

Trái lại, độ nhớt của chất lỏng phi Newton thì có sự biến động, bao gồm các loại như:

• Nhựa dẻo
• Chất giả nhựa
• Chất biến dạng
• Chất thixotropic
• Chất giãn nở

Một thí dụ trong cuộc sống hàng ngày của chất lỏng phi Newton là sốt cà chua, nó sẽ trở nên mềm hơn khi bạn lắc lọ, chất lỏng này thể hiện tính chất giảm độ nhớt khi tăng áp lực cắt.

Độ nhớt tuyệt đối và động học

Có hai phương thức để biểu diễn độ nhớt:

• Độ nhớt động học và
• Độ nhớt tuyệt đối

Quan sát khả năng cản dòng chảy của chất lỏng dưới tác động của trọng lực giúp đo được độ nhớt động học.

Độ nhớt tuyệt đối được xác định bằng cách đo khả năng cản trở này với áp lực bên ngoài kiểm soát.

Cách thực hiện các đo lường độ nhớt này cũng khác biệt:

• Độ nhớt động học đo bằng CSt và
• Độ nhớt tuyệt đối đo bằng cP.

Các dạng máy đo độ nhớt có những loại nào?

Đo độ nhớt có thể thực hiện theo hai cách cơ bản:

Dùng vật chuyển động qua vật dừng hoặc ngược lại.

Bất kể phương pháp nào, việc ghi chép thời gian cho quá trình xảy ra giúp đánh giá sự cản trở dòng chảy.

Dựa trên một trong hai cách trên, có vài điển hình nhớt kế:

• Nhớt kế thủy tinh hoặc mao quản
• Nhớt kế quay
• Nhớt kế rơi bóng và piston.

Các nhớt kế này chủ yếu để kiểm tra độ nhớt của chất lỏng theo Newton.

Đồng thời cũng có thiết bị đo lưu biến để đo độ nhớt phi Newton sử dụng nhiều thông số hơn.

Nhớt kế mao quản

Nhớt kế mạch mao quản thường là thiết bị bạn sẽ thấy trong phòng thí nghiệm, là một ống thủy tinh uốn lượn (còn gọi là ống chữ U).

Trong khi đo, ống thủy tinh này được ngâm trong một bể nước với nhiệt độ được kiểm soát, thường là 40 hoặc 100°C.

Chỉ số thời gian chảy chính xác được xác định bằng giây, cho phép một lượng chất lỏng cố định di chuyển qua ống chữ U, giữa hai điểm đánh dấu.

Dòng chảy này có thể là do trọng lực hoặc hút.

Từ giá trị thời gian này, bạn có thể nhân với một hằng số đặc trưng cho loại ống mao quản để tính ra:

• Độ nhớt động học (nếu hút) hoặc
• Độ nhớt tuyệt đối (nếu sử dụng trọng lực).

Nhớt kế quay

Nhớt kế quay hoạt động với cơ cấu quay, gọi là ngàm quay, chìm sâu trong chất lỏng đang được thử nghiệm.

Khả năng chống chảy của chất lỏng sẽ được đánh giá thông qua mô-men xoắn xuất hiện trên ngàm quay này.

Các loại máy này đo độ nhớt tuyệt đối của chất lỏng.

Ví dụ điển hình cho loại nhớt kế này có thể là Brookfield, cùng phiên bản tiên tiến hơn là Stabinger, sử dụng trục chính điều khiển bằng từ trường để tạo chuyển động.ở lúc đo độ nhớt, do việc giảm tỉ trọng hoặc làm biến đổi cấu trúc.

Thông qua việc áp dụng kỹ lưỡng các bước chuẩn bị nêu trên, bạn sẽ có khả năng đo độ nhớt hoặc lưu biến của mẫu chất với độ chính xác cao.

Các máy đo độ nhớt xoáy động hoạt động bằng việc quay một đầu dò cảm nhận trong một mẫu chất lỏng, loại trừ hướng dẫn các yếu tố cản trở ma sát nơi ổ trục của trục quay, có nhiều động cơ.

Nhóm máy đo độ nhớt bi rơi và nhớt kế rơi

Đây không thường xuyên là cách thức được chọn để thực hiện quá trình đo lường độ nhớt. Trong thiết lập kiểm định độ nhớt dựa trên bi rơi cũng như chốt rơi, một viên bi hoặc chốt được thả rơi xuống chất lỏng và thời gian rơi qua các điểm đã đánh dấu sẽ được ghi lại.

Để có thể thực hiện chính xác, việc quan sát và biết rõ tốc độ rơi cuối cùng, kích thước và khối lượng riêng của viên bi hay chốt là yếu tố bắt buộc.

Dòng thiết bị đo lưu biến

Nghiên cứu lưu biến học tập trung vào hiểu biết về quá trình chảy dòng của vật liệu, thường gặp ở dạng lỏng và cả một số loại rắn cụ thể. Nó nghiên cứu xem cách thức vật liệu ứng xử ra sao khi chịu dòng chảy và khi gặp sức ép.

Độ nhớt một cách kỹ thuật nằm trong diện rộng lớn hơn của lưu biến học.

Thiết bị đo độ lưu biến rất phù hợp để xác định độ nhớt của các chất lỏng không tuân theo định luật Newton. Chúng làm việc dựa theo nguyên tắc tương đồng nhướt kế nhưng lại thích ứng với nhiều ứng dụng hơn.

Điều này là nhờ đặc trưng của chất lỏng không Newton, vốn có đặc tính lưu biến hết sức phức tạp, khiến cho độ nhớt có thể đổi thay tùy theo lực tác động trên chúng.

Có tổng cộng bốn loại máy đo lưu biến:

• Máy đo dạng ống mao dẫn
• Máy đo dạng xoáy động
• Máy đo dạng mô-men xoắn
• Máy đo dạng dao động

Thiết bị đo lưu biến dạng ống mao dẫn và dạng xoáy động có chức năng tương đồng với các nhóm máy đo độ nhớt tương ứng.

Thiết bị đo dạng mô-men xoắn tiến hành đo lường mô-men xoắn qua việc trộn vít hoặc động cơ, giúp phân tích việc trộn vật liệu mẫu có khó khăn đến mức nào.

Máy đo dạng dao động tạo ra dạng biến dạng cắt sóng sin trên mẫu vật liệu, bằng cách đặt chúng giữa hai bản và đo ảnh hưởng tới mô-men xoắn.

Điểm khác biệt cơ bản giữa thiết bị đo lưu biến và máy đo độ nhớt chính là việc thiết bị lưu biến có khuynh hướng sử dụng nhiều hình thức lực cắt khi thử nghiệm với các chất liệu.

Quy trình chuẩn bị mẫu để đo độ nhớt như thế nào?

Đối với việc đo lương lưu biến hay độ nhớt, cách thức chuẩn bị mẫu có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả đo lường.

Đặc điểm này càng trở nên quan trọng ở mức đo cắt thấp.

• Điểm then chốt là hạn chế việc khuấy động hay lắc mẫu trước khi đo, nhằm tránh làm thay đổi không xác định tải trọng cắt của mẫu, trừ phi trường hợp có cặn hoặc tách chất trong mẫu. Khi đó, việc sử dụng cách khuấy hay lắc nhất định và công cụ cụ thể là quan trọng.
• Phương pháp bạn áp dụng để thử mẫu cần phải luôn nhất quán, dù đó là sử dụng thìa hoặc bất kỳ dụng cụ nào khác.
• Việc sử dụng ống tiêm hoặc pipet, chỉ thích hợp cho việc chuyển giao mẫu dầu, nhựa hay chất dung môi. Với những loại vật liệu khác, cách thức này sẽ làm tăng tải trọng cắt, qua đó làm giảm giá trị đo lường và gây sai lệch dữ liệu.
• Cố gắng loại bỏ khi có các bọt không khí bên trong mẫu vì chúng có thể tạo hiệu ứng giống như hành vi của chất lỏng không Newton, từ đó phát sinh ra các số liệu không chính xác.
• Kích thước mẫu bạn chọn để tiến hành đo lường cần phù hợp với phương pháp bạn đang áp dụng. Lấy mẫu quá nhiều hoặc quá ít cả hai đều có thể tạo ra các lỗi trong quá trình đo lường.
• Chấp hành nghiêm ngặt quy tắc về thời gian chờ đợi. Việc chuẩn bị cần thời gian để mẫu dần hồi phục do có thể đã bị căng thẳng. Cấu trúc mẫu cần có thời gian để phục hồi trước khi thực hiện đo lường chính xác.
• Chú ý không để mẫu tự khô, điều này có thể gây ra thay đổi mật độ hoặc cấu trúc mẫu.

Thực hiện chu đáo các bước chuẩn bị trên đây sẽ hỗ trợ bạn trong việc thu được kết quả đo độ nhớt hoặc lưu biến của chất mẫu một cách chính xác nhất.

• vì việc này có thể khiến cho kết quả đo lường của bạn bị cao hơn so với thực tế.

Các nhân tố ảnh hưởng tới việc kiểm định độ nhớt là gì?

Mặc dù việc kiểm tra độ nhớt dường như khá đơn giản, nhưng có những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng để đạt được kết quả kiểm định chính xác.

Nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng. Nhiệm vụ của bể ổn định nhiệt độ là giữ cho nhiệt độ liên tục ổn định. Bể có thể duy trì nhiệt độ với độ chính xác 0,02°C so với nhiệt độ yêu cầu (thường là 40 hoặc 100°C).

Tồn tại các loại bể điều chỉnh nhiệt có thể giúp quá trình kiểm soát nhiệt độ này trở nên dễ dàng hơn.

Đối với nhớt kế dạng mao quản, đường kính của ống hình chữ u cần phải đúng chuẩn để việc đo lường chính xác có thể thực hiện. Vì vậy, kính này thường được làm từ thủy tinh borosilicate với tỷ lệ giãn nở thấp, giúp giảm thiểu sai sót và cần được hiệu chuẩn hàng năm.

Điều quan trọng tiếp theo là việc làm sạch và lau khô nhớt kế cẩn thận sau mỗi lần kiểm định, sử dụng các dung môi không để lại cặn.

Thiết bị đo độ nhớt sẽ có các kích cỡ thiết kế phù hợp để đo các loại độ nhớt khác nhau. Dù thiết bị có kích thước ra sao, ông ta đề xuất rằng thời gian kiểm định tối thiểu cho nhớt kế là 200 giây để chất lỏng có thể di chuyển qua khoảng giữa các điểm đánh dấu.

Các ngành công nghiệp nào có lợi từ việc sử dụng Máy đo độ nhớt và Máy đo lưu biến?

Theo các nghiên cứu, thị trường dành cho máy đo độ nhớt và lưu biến kế được ước tính sẽ đạt mức 878,6 triệu USD toàn cầu vào năm 2023.

Nhiều ngành nghề và phân khúc sẽ tận dụng công nghệ của nhớt kế và lưu biến kế trong hoạt động của mình.

Trong số đó có:

• Những nghiên cứu trong lĩnh vực dược phẩm, công nghệ sinh học và y học lâm sàng
• Ngành công nghiệp hóa dầu và dầu mỏ
• Ngành sản xuất thực phẩm và đồ uống
• Lĩnh vực hóa chất
• Ngành sắc đẹp và mỹ phẩm
• Nghề pháp y
• Công tác kiểm tra môi trường
• Nghiên cứu phát triển sản phẩm.

Dưới đây là vài thí dụ về việc áp dụng kỹ thuật đo lường độ nhớt vào các ngành công nghiệp khác.

Chất kết dính

Trong quá trình sản xuất chất kết dính, việc kiểm định độ nhớt là hết sức quan trọng. Tuỳ theo loại chất kết dính và mục đích sử dụng cuối cùng, yêu cầu về tốc độ chảy sẽ khác nhau.

Chất kết dính có độ nhớt ít thường chảy mạch lạc hơn so với loại có độ nhớt cao. Với một số nhu cầu, chúng cần được bám dính tốt hơn, trong khi với những nhu cầu khác, chúng cần được phân tán rộng ra hơn.

Thực phẩm

Trong ngành thực phẩm, đo lường độ nhớt giúp nâng cao hiệu quả trong quá trình sản xuất và đảm bảo chi phí thấp.

Khi sản xuất phải chuyển sản phẩm qua đường ống, độ nhớt sẽ ảnh hưởng tới tốc độ vận chuyển, thời gian đóng cứng, làm khô thức ăn, hoặc thời gian đóng gói sản phẩm.

Độ nhớt cũng đóng một vai trò lớn trong việc quyết định kết cấu của sản phẩm thực phẩm.

Bất kỳ sự không đồng đều nào trong lô sản phẩm đều có thể làm sản phẩm không đạt được yêu cầu của người tiêu dùng.

Dầu

Với dầu, độ nhớt là yếu tố rất cần thiết để quyết định hiệu quả bịt kín và tốc độ sử dụng của dầu.

Độ nhớt còn tác động đến nhiệt độ bôi trơn của vòng bi, hệ thống bánh răng và xi lanh, qua đó ảnh hưởng tới hiệu suất của máy móc, tốc độ khởi động và vận hành ở các mức nhiệt độ khác nhau.

Việc đo độ nhớt động học của dầu cung cấp thông tin về chỉ số độ nhớt (VI). Dầu có VI cao sẽ hoạt động tốt hơn, giảm tiêu hao và giảm mài mòn trong quá trình bôi trơn.

Khả năng chống cắt của dầu trong quá trình bôi trơn hydrodynamic cũng là yếu tố cần được đo đạc.

Đảm bảo độ nhớt của dầu phải phù hợp với các điều kiện như nhiệt độ, tốc độ và tải trọng của các bộ phận cần bôi trơn là vô cùng quan trọng.

Bê tông

Ở lĩnh vực sản xuất bê tông, tính nhớt dẻo và sức căng khi chảy của bê tông là yếu tố cần thiết cho việc xây dựng và thi công của nó.

Đặc tính lưu biến của bê tông ảnh hưởng đến khả năng chịu lực, công thái học và chất lượng toàn diện của sản phẩm.

Bê tông cần duy trì độ nhớt phù hợp để bảo vệ độ vững chãi của cấu trúc cũng như đảm bảo sử dụng hiệu quả trong quá trình thi công.

Mỹ phẩm

Trong ngành công nghiệp làm đẹp và mỹ phẩm, việc kiểm tra độ nhớt là yếu tố không thể bỏ qua để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Chẳng hạn, son bảo vệ môi cần có độ nhớt cao để có thể giữ được trên bề mặt da và thực hiện chức năng bảo vệ.

Ngược lại, sương mù dưỡng thể yêu cầu một độ nhớt thấp hơn để có thể xịt đều và dễ dàng thông qua bộ phân phối sản phẩm.

Thường thì các sản phẩm mỹ phẩm được quảng cáo có tính sang trọng sẽ có yêu cầu cao về độ nhớt để tăng cường cảm giác xa hoa đó.

Độ nhớt của các thành phần mỹ phẩm dựa trên dầu hoặc chất lỏng có thể được xác định bằng các nhớt kế mao quản khi chúng là chất lỏng Newton. Tuy nhiên, với các hợp chất mang tính phi Newton, việc kiểm tra lưu biến là cần thiết.

Vì thế, việc lựa chọn đúng loại nhớt kế hoặc máy đo lưu biến phù hợp với mục đích sử dụng của bạn là điều cực kỳ quan trọng.

Làm thế nào để chọn một máy đo độ nhớt?

Qua những gì đã trình bày, các thiết bị đo nhớt và lưu biến cung cấp nhiều công dụng khác nhau.

Vậy những điều gì cần được xem xét khi bạn lựa chọn thiết bị đo độ nhớt?

• Bạn muốn đo độ nhớt loại nào? Độ nhớt tuyệt đối hay độ nhớt động học, hay cả hai?
• Bạn sẽ làm việc ở đâu: trong phòng thí nghiệm, ngoài hiện trường, hay nơi khác?
• Cấp độ phức tạp và đa dạng của vật liệu bạn muốn đo là như thế nào?

Thiết bị lưu biến kế thường linh hoạt hơn và có giá trị cao hơn nhớt kế, nhưng lại có thể đo được chất lỏng phi Newton.

Có nhiều loại nhớt kế và lưu biến kế khác nhau, bao gồm:

• Máy đo độ nhớt di động
• Nhớt kế mao quản thủy tinh
• Nhớt kế quay
• Máy đo lưu biến sử dụng bạc đạn và trục không khí.

Địa chỉ phân phối máy đo độ nhớt chính hãng

Chuyên cung cấp máy đo độ nhớt chính hãng với nguồn gốc xuất xứ rõ ràng từ các quốc gia uy tín như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan, Trạm Cơ Khí mang đến những sản phẩm chất lượng cao kèm theo giá cả cạnh tranh. Sản phẩm tại đây được bảo hành đầy đủ theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất và có dịch vụ tư vấn kỹ thuật chuyên nghiệp.

Bên cạnh đó, Trạm Cơ Khí cũng phân phối nhiều thiết bị khác như máy phân tích, thiết bị đo lường, thiết bị giáo dục, thiết bị đo lường trong công nghiệp viễn thông, vật tư nhà máy, máy móc SMT, và các thiết bị chuyên ngành.

Xem thêm: Phân tích độ rung – những điều bạn cần biết

By ss22